EMC認證

CE認證中的電磁兼容指令

EMC(電磁兼容性)的全稱是Electro Magnetic Compatibility,其定義為“設備和系統在其電磁環境中能正常工作且不對環境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力”該定義包含兩個方面的意思,首先,該設備應能在一定的電磁環境下正常工作,即該設備應具備一定的電磁抗擾度(EMS);其次,該設備自身產生的電磁騷擾不能對其他電子產品產生過大的影響,即電磁騷擾(EMI)。

概述


隨著電氣電子技術的發展,家用電器產品日益普及和電子化,廣播電視、郵電通訊和計算機網路的日益發達,電磁環境日益複雜和惡化,使得電氣電子產品的電磁兼容性(EMC電磁干擾EMI與電磁抗EMS)問題也受到各國政府和生產企業的日益重視。電子、電器產品的電磁兼容性(EMC)是一項非常重要的質量指標,它不僅關係到產品本身的工作可靠性和使用安全性,而且還可能影響到其他設備和系統的正常工作,關係到電磁環境的保護問題。為了規範電子產品的電磁兼容性,所有的發達國家和部分發展中國家都制定了電磁兼容標準。電磁兼容標準是使產品在實際電磁環境中能夠正常工作的基本要求。之所以稱為基本要求,也就是說,產品即使滿足了電磁兼容標準,在實際使用中也可能會發生干擾問題。大部分國家的標準都是基於國際電工委員會IEC)所制定的標準。
EMC認證由歐共體政府首先推出。歐共體政府規定,從1996年1月1日起,所有電氣電子產品必須通過EMC認證,加貼“CE”標誌后才能在歐共體市場上銷售;各國政府紛紛採取措施,對電氣電子產品的EMC性能實行強制性管理。國際上比較有影響的EMC認證如歐盟2004/108/EC指令(EMC指令)、美國聯邦法典CFR 47/FCC Rules等,都對電磁兼容認證提出了明確的要求。
EMC認證
EMC認證

EMC設計措施


(1)把系統結構分解為相對簡單的組成部分:①功能板;②背板;③機架與機櫃;④器件布局等。
(2)在騷擾源和敏感設備之間設置屏障時,使用:①金屬屏蔽;②濾波器;③接地印製線條;④護溝等。
(3)在EMI的出入點(POE)配置防護器件限制EMI經過這些POE進入時,使用:①濾波器;②磁環;③墊圈;④共模緩存放大器;⑤光電隔離等。
(4)運用分解、設界、堵漏、檢測等方法,進行EMC設計的驗證和問題排查性測試EMC的設計準則就是適時地採取上述的各項措施,以最小花費來達到EMC指標。

標準


1:GB4343-1995《家用和類似用途電動、電熱器具,電動工具以及類似電器無線電干擾特性測量方法和允許值》 該標準己於1995年8月25日發布,1996年12月1日起實施。
2:GB4343.2-1999《電磁兼容家用電器、電動工具以及類似器具的要求第二部分抗擾度》該標準己於1999年3月23日發布,2000年4月1日起實施。
3:GB17625.1-2003《低壓電氣及電子設備發出的諧波電流限值(設備每相電流£16A的設備)》該標準己於2003年02月09日發布,2003年05月01日起實施。代替GB17625.1-1998。

內容


要使產品具有良好的電磁兼容性,需要專門考慮與電磁兼容相關的設計內容。電磁兼容設計一般包含以下幾個方面的內容。
EMC認證
EMC認證

地線設計

許多電磁干擾問題是由地線產生的,因為地線電位是整個電路工作的基準電位,如果地線設計不當,地線電位就不穩,就會導致電路故障。地線設計的目的是要保證地線電位盡量穩定,從而消除干擾現象

線路板設計

無論設備產生電磁干擾發射還是受到外界干擾的影響,或者電路之間產生相互干擾,線路板都是問題的核心,因此設計好線路板對於保證設備的電磁兼容性具有重要的意義。線路板設計的目的就是減小線路板上的電路產生的電磁輻射和對外界干擾的敏感性,減小線路板上電路之間的相互影響。

濾波設計

對於任何設備而言,濾波都是解決電磁干擾的關鍵技術之一。因為設備中的導線是效率很高的接收和輻射天線,因此,設備產生的大部分輻射發射都是通過各種導線實現的,而外界干擾往往也是首先被導線接收到,然後串入設備的。濾波的目的就是消除導線上的這些干擾信號,防止電路中的干擾信號傳到導線上,藉助導線輻射,也防止導線接收到的干擾信號傳入電路。

屏蔽與搭接設計

對於大部分設備而言,屏蔽都是必要的。特別是隨著電路工作的頻率日益提高,單純依靠線路板設計往往不能滿足電磁兼容標準的要求。機箱的屏蔽設計與傳統的結構設計有許多不同之處,一般如果在結構設計時沒有考慮電磁屏蔽的要求,很難將屏蔽效果加到機箱上。所以,對於現代電子產品設計,必須從開始就考慮屏蔽的問題。

檢驗項目

電磁發射(EMI)的檢驗項目有:
電磁發射(EMI)的檢驗項目有:
①.傳導(CE)(150kHz~30MHz);
②.斷續干擾電壓(喀嚦聲)(150kHz、500kHz、1.4MHz和30MHz);
③.干擾功率(30MHz~300MHz)
④.諧波電流(2~40次諧波)

認證


1.電磁兼容認證申請書格式請參閱中國電磁兼容認證中心:申請材料>>;
2.申請認證企業的《企業法人營業執照》或登記註冊證明複印件;
3.產品質量穩定並具備批量生產能力的證明材料;
4.申請企業的質量手冊
5.申請認證產品的生產過程概況一式兩份;
7.產品結構說明一式兩份;
8.產品電原理圖及印刷電路板圖;
9.產品電磁兼容關鍵件一覽表一式兩份(加蓋公章);
10.需要時所要求提供的其它有關資料
一.EMC認證的抽樣及判定規則
1、在30~50台抽樣母體中隨機抽取4台樣品,其中3台樣品用於檢驗,1台樣品用於企業留存備查;母體數大於50台的情況,可隨機確定50台樣品作為抽樣母體。
2、企業從用於檢驗的3台樣品中任意抽取1台樣品送指定的EMC試驗室進行檢驗,檢驗結果按比認證執行標準規定的限值加嚴2dB進行判定。
3、若單台樣品的測量結果滿足比認證執行標準規定的限值嚴2dB的要求,則判定樣品檢驗合格。
4、若單台樣品的測量結果不滿足認證執行標準所規定限值的要求,則判定樣品檢驗不合格。
5、若單台樣品的測量結果滿足認證執行標準所規定限值的要求,但不滿足比認證執行標準規定的限值嚴2dB的要求,企業應將抽取的另2台樣品送檢測機構進行檢驗,若送檢的2台樣品的結果均滿足認證執行標準所規定限值的要求,則判定樣品檢驗合格,否則判定樣品檢驗不合格。
二。相關法律法規
The Law on EMC
Classic Portrayal of Justice From 1 January 1996 most electrical and electronic products, including all types of high frequency, DC & servo drives and similar control equipment, made and sold in the EC, including imports, have to be:
● So constructed that they do not cause excessive electromagnetic interference and are not unduly affected by electromagnetic interference.
● Carry the CE (Communauté Européene) quality assured mark.
In some cases a technical construction file must be drawn up and kept available, generally by the manufacturer, or the importer from a non-Community country.
Failure to comply with these requirements:
●Will mean that those electrical or electronic products may be prohibited from being placed on the Community market (18 European Countries), and will be withdrawn if previously placed on the market1
●Could result in penalties comprising imprisonment for a term not exceeding 3 months or a fine not exceeding £5,000 or both
三.EMC認證三個重要規律
1)規律一、EMC費效比關係規律:EMC問題越早考慮、越早解決,費用越小、效果越好。
在新產品研發階段就進行EMC設計,比等到產品EMC測試不合格才進行改進,費用可以大大節省,效率可以大大提高;反之,效率就會大大降低,費用就會大大增加。
經驗告訴我們,在功能設計的同時進行EMC設計,到樣板、樣機完成則通過EMC測試,是最省時間和最有經濟效益的。相反,產品研發階段不考慮EMC,投產以後發現EMC不合格才進行改進,非但技術上帶來很大難度、而且返工必然帶來費用和時間的大大浪費,甚至由於涉及到結構設計、PCB設計的缺陷,無法實施改進措施,導致產品不能上市
2)規律二、高頻電流環路面積S越大,EMI輻射越嚴重。
高頻信號電流流經電感最小路徑。當頻率較高時,一般走線電抗大於電阻,連線對高頻信號就是電感,串聯電感引起輻射。電磁輻射大多是EUT被測設備上的高頻電流環路產生的,最惡劣的情況就是開路之天線形式。對應處理方法就是減少、減短連線,減小高頻電流迴路面積,盡量消除任何非正常工作需要的天線,如不連續的布線或有天線效應之元器件過長的插腳。
減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力的最重要任務之一,就是想方設法減小高頻電流環路面積S。
3)規律三、環路電流頻率f越高,引起的EMI輻射越嚴重,電磁輻射場強隨電流頻率f的平方成正比增大。
減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力的最重要途徑之二,就是想方設法減小騷擾源高頻電流頻率f,即減小騷擾電磁波的頻率。
四.EMC技術的國家標準
電磁兼容技術的國家標準,又稱為(電磁兼容國標、EMC國標)

基礎標準

GB/T 4365--1995電磁兼容術語
GB/T 6113--1995無線電干擾和抗擾度測量設備規範
GB3907--83*工業無線電干擾基本測量方法
GB4859--84*電氣設備的抗干抗擾度性基本測量方法
GB/T 15658--1995城市無線電雜訊測量方法

通用標準

GB 8702--88電磁輻射防護規定
GB/T13926.1--92工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性總論
GB/T13926.2--92工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性靜電放電要求
GB/T 13926.3--92工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性輻射電磁場要求
GB/T 13926.4--92工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性電快速瞬變脈衝群要求
GB/T 14431--93無線電業務要求的信號/干擾保護比和最小可用場強

產品類

GB 4343--1995家用和類似用途電動、電熱器具,電動工具以及類似電器無線電干擾特性測量方法和允許值
GB 4824--1996工業、科學和醫療(ISM)射頻設備電磁騷擾特性的測量方法和限值
GB 6833.1--86*電子測量儀器電磁兼容性試驗規範總則
GB 6833.2--87*電子測量儀器電磁兼容性試驗規範 磁場敏感度試驗
GB 6833.3--87*電子測量儀器電磁兼容性試驗規範 靜電放電敏感度試驗
GB 6833.4--87*電子測量儀器電磁兼容性試驗規範 電源瞬態敏感度試驗
GB 6833.5--87*電子測量儀器電磁兼容性試驗規範 輻射敏感度試驗
GB 6833.6--87*電子測量儀器電磁兼容性試驗規範 傳導敏感度試驗
GB 6833.7--87*電子測量儀器電磁兼容性試驗規範 非工作狀態磁場干擾試驗
GB 6833.8--87*電子測量儀器電磁兼容性試驗規範 工作狀態磁場干擾試驗
GB 6833.9--87*電子測量儀器電磁兼容性試驗規範 傳導干擾試驗
GB 6833.10--87*電於測量儀器電磁兼容性試驗規範 輻射干擾試驗
GB 7343--87*10kHZ~30MHZ無源無線電干擾濾波器和抑制元件抑制特性的測量方法
GB 7349--87*高壓架空輸電線、變電站無線電干擾測量方法
GB 9254--88信息技術設備的無線電干擾極限值和測量方法
GB 9383--1995聲音和電視廣播接收機及有關設備傳導抗擾度限值及測量方法
GB 13421--92無線電發射機雜散發射功率電平的限值和測量方法
GB 13836--92*30MH2~1GH聲音和電視信號的電纜分配系統設備與部件輻射干擾特性允許值和測量方法
GB 13837--1997聲音和電視廣播接收機及有關設備無線電干擾特性限值和測量方法
GB/T 13838--92聲音和電視廣播接收機及有關設備輻射抗擾度特性允許值和測量方法
GB 13839--92聲音和電視廣播接收機及有關設備內部抗擾度允許值和測量方法
GB 14023--92車輛、機動船和由火花點火發動機驅動的裝置的無線電干擾特性的測量方法及允許值
GB 15540--1995陸地移動通信設備電磁兼容技術要求和測量方法
GB 15707--1995高壓交流架空送電無線電干擾限值
GB/T15708--1995交流電氣化鐵道電力機車運行產生的無線電輻射干擾的測量方法
GB/T15709--1995交流電氣化鐵道接觸網無線電輻射干擾測量方法
GB 15734--1995電子調光設備無線電騷擾特性限值及測量方法
GB 15949--1995聲音和電視信號的電纜分配系統設備與部件抗擾度特性限值和測量方法
GB/T 16607--1996微波爐在1GHz以上的輻射干擾測量方法
B 16787--1997 G 30MHz~1GHz聲音和電視信號的電纜分配系統輻射測量方法和限值
GB 16788--1997 30MHz~1GHz聲音和電視信號電纜分配系統抗擾度測量方法和限值

系統類

GB 6364--86航空無線電導航台站電磁環境要求
GB 6830--86電信線路遭受強電線路危險影響的容許值
GB 7432--87*同軸電纜載波通信系統抗無線電廣播通信干擾的指標
GB 7433--87*對稱電纜載波通信系統抗無線電廣播和通信干擾的指標
GB 7434--87*架空明線載波通信系統抗無線電廣播和通信干擾的指標
GB 7495…87架空電力線路與調幅廣播收音台的防護問距
GB 13613--92對海中遠程無線電導航台站電磁環境要求
GB 13614--92短波無線電測向台(站)電磁環境要求
GB 13615--92地球站電磁環境保護要求
GB 13616--92微波接力站電磁環境保護要求
GB 13617--92短波無線電收信台(站)電磁環境要求
GB 13618--92對空情報雷達站電磁環境防護要求
GB/T13620--92衛星通信地球站與地面微波站之間協調區的確定和干擾計算方法
EMC認證
伴隨著3C認證,越來越多的客戶注意到EMC的重要性,現謹以首批列入EMC認證產品目錄的家用電器產品(1.空調器,2.冷藏箱、冷藏冷凍箱,3.冷凍箱,4.洗衣機,5.電飯鍋,6.電熨斗,7.電風扇,8.電吹風)為例,介紹一些相關知識,幫助通過EMC認證。
家用電器產品EMC認證採用的EMC標準
家用電器產品EMC認證採用的EMC標準有以下:
GB17625.1-1998《低壓電氣及電子設備發出的諧波電流限值(設備每相電流£16A的設備)》 該標準己於 1998年12月14日發布,1999年12月1日起實施。該標準屬於鼓勵採用,如不合格將不作為認證整體判斷之依據。
家用電器產品EMC認證進行的檢驗項目
家用電器產品EMC認證進行的EMC檢驗項目包含電磁發射(EMI)和電磁抗擾度(EMS)兩個方面:
(一)、電磁發射(EMI)的檢驗項目有:
①.連續干擾電壓(150kHz~30MHz);
②.干擾功率(30MHz~300MHz)
③.諧波電流(2~40次諧波)
(二)、電磁抗擾度(EMS)的檢驗項目有:
①.靜電放電抗擾度;
②.輻射電磁場(80MHz~1000 MHz)抗擾度;
③.電快速瞬變/脈衝群抗擾度;
④.浪涌(雷擊)抗擾度;
⑤.注入電流(150kHz~230MHz)抗擾度;
⑥.電壓暫降和短時中斷抗擾度
申請認證需提供的文件資料:
1.電磁兼容認證申請書
2.產品質量穩定並具備批量生產能力的證明材料;
3.申請企業的質量手冊;
4.申請認證產品的生產過程概況一式兩份;
5.產品說明書;
6.產品結構說明一式兩份;
7.產品電原理圖及印刷電路板圖;
8.產品電磁兼容關鍵件一覽表一式兩份(加蓋公章);
9.需要時所要求提供的其它有關資料。
認證產品系列劃分規則:
鑒於電磁兼容技術含量高、影響的因素多,原則上應按型號申請認證。但對派生產品與主產品相比較變化不大的,可按下列規則劃分產品系列,同一系列產品選擇一個有代表性的型號進行認證。企業申請認證時應提交同一系列產品所含的其它產品的型號、規格及與申請認證型號的差異情況。1.按產品種類劃分,種類不同的產品不能劃分在同一系列。2.按產品工作原理劃分,工作原理不同的產品不能劃分在同一系列。3.按影響產品電磁兼容性的關鍵件劃分,關鍵件、印刷電路圖、電氣結構不同的產品不能劃分在同一系列。4.同一商標、同一規格型號的產品,由不同產地生產的不能劃分在同一系列中。
家用電器產品EMC認證關鍵零部件:
列入首批目錄的家用電器產品的主要EMC關鍵零部件如下:
1.空調器:壓縮機、電腦控制板(含變頻器)、負離子發生器電源濾波器
2.冷藏箱、冷藏冷凍箱、冷凍箱:壓縮機、電腦控制板(含變頻器)、電源濾波器、機械溫控器
3.洗衣機:程序控制器(含定時器)、電腦控制板、電源濾波器、電機
4.電飯鍋:溫控器、電腦控制板、電熱盤
5.電熨斗:電熱管、溫控器
6.電風扇:電腦控制板、電機
7.電吹風:電機、濾波器、調速器

設計技術


產品EMC需求設計
根據產品目標市場的定位和產品形態,編製《產品EMC認證需求書》。
《產品EMC認證需求書》的內容包括:產品進入該市場所需要進行的EMC認證。例如,網路產品銷往歐盟地區需要進行CE認證;網路產品銷往美國需要進行FCC PART15認證和NEBS認證;NT1和TA類設備在國內銷售則需要進行CCC認證;軍用產品則需要進行GJB151A測試驗證等。
產品EMC規格定義
依據《產品EMC認證需求書》,編製《產品EMC設計規格書》。
《產品EMC設計規格書》的內容包括:產品是屬於CLASS A還是 CLASS B類,產品的靜電、浪涌、RSCS、EF/B等指標是多少?產品結構設計屏蔽效能的等級、電纜的屏蔽形式怎樣等。
產品系統EMC設計
依據《硬體總體設計方案》,編製《產品總體EMC設計方案書》。《產品總體EMC設計方案書》的內容包括:
(1)結構EMC設計包括:①結構總體屏效設計方案;②縫隙屏蔽設計方案;③進出線屏蔽設計方案;④通風孔屏蔽設計方案;⑤屏蔽材料選擇方案。
(2)電纜EMC設計方案包括:①電纜分類方案;②電纜線材選型方案;③連接器選型方案;④電纜敷設方案;⑤電纜出線方案。
(3)電源配電EMC設計包括:①電源配電電路框圖;②濾波器件選型建議;③系統接地設計方案。
產品EMC詳細設計
依據《產品EMC設計規格書》、《硬體總體設計方案》、《單板硬體詳細設計方案》,編製《單板EMC詳細設計方案書》。
《單板EMC詳細設計方案書》的內容如下:
(1)原理圖EMC設計包括:①電源濾波方案;②複位電路EMC設計方案;③介面電路EMC設計方案;④時鐘電路EMC設計方案;⑤板間連接器插針定義方案。
(2) PCB EMC設計包括:①PCB分層方案;②元器件布局方案;③PCB布線方案。
(3)板級接地設計包括:①單板地的種類及定義;②各地之間的連接方式。
產品EMC階段評審
依據各個EMC設計方案,編製《單板 PCB EMC評審建議書》、《單板原理圖EMC評審建議書》、《結構數學化模型EMC檢視建議書》、《結構樣機試裝EMC檢視建議書》,進行EMC階段評審。

EMC指令


電磁兼容性認證幾乎是所有帶電產品進行歐盟CE認證都需要進行的認證標準。這也是電,磁互生關係造成的結果,因此幾乎所有具備電路板的通電產品都會隨著電路的流通產生磁場,而歐盟為了這類產品產生的磁場不會對自身以及周圍的人和事物產品影響,所以在1989年5月3日在官方公報上頒布了一項89/336/EEC指令,即EMC指令。從1996年1月1日起,所有投放歐盟市場的電氣或電子器具、設備均需符合EMC指令的要求,否則不準進入歐盟市場。2007年7月20日,EMC指令2004/108/EC替代89/336/EEC發布;2016年4月20日,新EMC指令2014/30/EU開始代替2004/108/EC作為現行最新指令,銷往歐盟的產品,對於適用於本指令設備滿足其要求是強制的,並且滿足本指令時要加貼CE標識。EMC指令中規定,各成員國不得以電磁兼容為由,阻礙滿足本指令要求的設備在本國投放市場和投放使用。
EMC指令的適用範圍
適用於:可能引起電磁干擾或其自身可能收到電磁干擾影響的所有電氣或電子器具、設備和安裝。
● 家用電器,電動工具,燈具以及其他類似設備;
● 工業設備;
● 信息技術設備音視頻類產品;
● 實驗室、測量和控制類設備;
● 其他電子設備。
不適用於:
● 在2014/53/EU即RED指令里的設備;
● 航空產品、部件和設備;
業餘無線電設備;
● 其他特殊指令所涵蓋的產品;
● 固有良性設備(Inherently benign equipment)。
申請CE的材料
1、申請表;
2、產品使用說明書;
3、產品原理圖;
4、PCB板圖;
5、關鍵元件清單及相關證書(註:提交的資料均要英文版)。